[发明专利]一种兆伏级快前沿电磁脉冲场产生装置

说明书

本发明公开了一种兆伏级快前沿电磁脉冲场产生装置，其包括初始脉冲发生器、中储段、峰化电容器、开关以及天线；其特殊之处是：还包括由内之外依次设置的N层绝缘腔体；N≥2；峰化电容器、开关均位于最内层的绝缘腔体中；天线一端与开关连接，另一端依次穿过多层绝缘腔体延伸至外部大气；每层绝缘腔体均采用真空导入工艺的环氧玻璃纤维增强绝缘筒制成；该装置的提出解决了大型模拟装置建设中的高压绝缘的技术难题，大大提高了模拟装置输出脉冲电压指标。

技术领域

本发明涉及快前沿电磁脉冲场产生装置，具体涉及一种兆伏级快前沿电磁脉冲场产生装置。

背景技术

脉冲功率技术是在时间尺度上对能量进行压缩来获得高功率脉冲。高压快前沿双指数脉冲常采用两级压缩电路来实现，也就是通过Marx电路、中储电路和峰化电路两级脉冲压缩来实现。Marx电路产生几百纳秒的脉冲，中储电路产生几十纳秒脉冲，峰化电路产生几纳秒脉冲。

现有快前沿电磁脉冲场产生装置的结构和工作原理如图1所示，由初级脉冲产生器1产生一个前沿较慢的高压脉冲，通过中储段2进行脉冲压缩，中储段高压脉冲输出端3给峰化电容器7快速充电，峰化电容器7充电到几百千伏电压后，开关6击穿，快前沿电脉冲通过天线5传播，从而产生几百千伏的电磁脉冲场。为了产生快前沿电磁脉冲场要求峰化电容器7电感小，设计峰化电容器7的高度应尽可能低，一般将峰化电容器7放置于高气压SF₆气体绝缘腔体4中，但由于目前这种结构腔体4与天线5交界面的外绝缘是利用大气压空气进行绝缘的，现有产生装置的结构只能几百千伏快前沿电磁脉冲场，无法产生兆伏级快前沿电磁脉冲场。

发明内容

为了解决背景技术中现有快前沿电磁脉冲场产生装置只能够产生几百千伏的电磁脉冲场，无法产生兆伏级电磁脉冲场的问题，本发明提供了一种兆伏级快前沿电磁脉冲场产生装置。

本发明采用的技术方案：

提供了一种兆伏级快前沿电磁脉冲场产生装置，包括初始脉冲发生器、中储段、峰化电容器、开关以及天线；

还包括由内之外依次设置的N层绝缘腔体；N≥2；

峰化电容器、开关均位于最内层的绝缘腔体中；天线一端与开关连接，另一端依次穿过多层绝缘腔体延伸至外部大气；

每层绝缘腔体均采用真空导入工艺的环氧玻璃纤维增强绝缘筒制成；

最内层绝缘腔体内填充0.5Mpa至1.6Mpa的SF₆气体；

最外层绝缘腔体内填充0.1至0.12Mpa的SF₆气体；

中间每层绝缘腔体内SF₆气体气压从0.1Mpa至0.5Mpa之间逐渐递增。

进一步地，上述N＝3；

最内层绝缘腔体内填充0.5Mpa至1.6Mpa的SF₆气体；

中间层绝缘腔体内填充0.1Mpa至0.5Mpa的SF₆气体；

最外层绝缘腔体内填充0.1至0.12Mpa的SF₆气体。

进一步地，上述最内层绝缘腔体的内径为1200mm，高度540mm；

所述中间层绝缘腔体的内径为3000mm，高度1200mm；

所述最外层绝缘腔体的内径为7000mm，高度2000mm。

进一步地，上述最外层绝缘腔体采用柔性气囊制作。

进一步地，上述最内层绝缘腔体的压力大小根据输出电压的有效作用时间、峰化电容绝缘距离及SF₆气体绝缘下峰化电容沿面闪络阈值进行计算，具体计算公式为：